一、聚合物复合材料摩擦学研究进展(论文文献综述)
胡超[1](2021)在《聚酰亚胺与其复合材料的制备及摩擦学性能研究》文中认为摩擦磨损带来的能源损失与材料损耗是世界难题,开发新的耐磨材料刻不容缓。聚酰亚胺(PI)是主链中含有酰胺键的芳杂环类聚合物,因为其强度高、质轻,分子链具有较好柔韧性等优点,从而被广泛用做轴承、齿轮等耐磨部件。然而纯聚酰亚胺的摩擦学性能较差,不能应对各种工况,可以通过添加纳米填料和改变分子结构等方式对其摩擦学进行改性。因此,本研究制备了氧化石墨烯/聚酰亚胺(GO/PI)、碳纳米管/聚酰亚胺(CNT/PI)与含氟、含硫聚酰亚胺材料,系统研究了GO、CNT纳米填料在常温环境下对PI摩擦学性能的影响,以及氟原子、硫原子在宽温域条件下对PI摩擦学性能的影响。主要研究包括:1.将氧化石墨烯(GO)原位引入4.4’-二氨基二苯醚(ODA)和3.3’,4.4’-联苯四甲酸二酐(BPDA)制备的聚酰亚胺中,得到氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料。利用多功能摩擦磨损试验机对比考察聚酰亚胺和氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料摩擦学性能。结果表明:氧化石墨烯的加入显着提高了聚酰亚胺的模量和硬度;当GO的质量分数为0.1%和0.3%,复合材料的摩擦学性能较好。摩擦过程中金属对偶表面形成的转移膜对聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能起重要作用。2.将碳纳米管(CNT)原位引入4.4’-二氨基二苯醚(ODA)和3.3’,4.4’-联苯四甲酸二酐(BPDA)制备的聚酰亚胺中,CNT的加入增强了PI基体的强度、模量和硬度。此外,在对承载钢(GCr15)表面摩擦试验中,添加1.0wt%CNT的PI复合材料具有极低的摩擦系数(0.05)和磨损率(1.0×10-6mm3/N·m),与纯PI相比分别降低了90.7%和82.0%。研究发现,CNTs和摩擦化学产物不断进入摩擦膜,增强了摩擦膜的润滑性和承载能力。3.利用高低温摩擦磨损试验机研究了普通聚酰亚胺(PI)、氟化聚酰亚胺(FPI)和含硫聚酰亚胺(SPI)在较宽温度范围内的摩擦学性能。结果表明,氟原子和硫原子的加入对聚酰亚胺的力学性能和摩擦学性能有显着影响。一般而言,FPI和SPI的磨损率远高于PI,FPI表现出最差的摩擦系数。为了进一步揭示其根本原因,结合分子动力学模拟对其进行了FTIR、XPS、EDS、SEM等表征。由PI与Fe的分子动力学模型计算结果表明,由于F和S的极化作用,SPI和FPI的相互作用势能大于PI,从转移膜的结构来看,SPI和FPI容易粘附在对应物表面,甚至发生化学反应。XPS分析进一步证实了SPI、FPI与Fe发生摩擦化学反应的可能性。
王子博[2](2021)在《表面嵌微球的PMMA基复合材料摩擦学性能研究》文中研究指明聚合物材料的自润滑性能优异、化学稳定性高、性能可设计性强等,广泛应用于承载、传动、密封等为主的机械零部件中。当前,愈加苛刻的服役环境对机械活动零部件的摩擦材料及其表面性能提出严峻挑战,寻求高性能的摩擦材料及表面是提升机械活动零部件服役性能和寿命的关键。填充改性和表面织构化是提高聚合物减摩耐磨性能的有效途径,本文采用表面嵌微球的新方法,同时实现了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基复合材料的填充改性和表面织构化双重效果,为聚合物基复合材料的表面强化和摩擦学性能改善,以及新材料的研发提供参考借鉴。采用常温自固化法,结合自润滑性能优良的聚四氟乙烯(PTFE)和聚醚醚酮(PEEK),分别制备了表面嵌304不锈钢球的PTFE/PMMA和PEEK/PMMA复合材料,以及表面嵌304不锈钢球、黄铜球、尼龙66(PA66)球和聚甲醛(POM)球的PMMA基复合材料。研究了微球种类、微球粒径、润滑介质种类等对表面嵌微球的PMMA基复合材料的摩擦磨损规律及机制的影响。研究结果表明:(1)与表面嵌钢球的PMMA复合材料相比,表面嵌钢球的PTFE/PMMA和PEEK/PMMA复合材料摩擦学性能均得到改善,当PTFE填充质量比为7wt%时,钢球/PTFE/PMMA复合材料表现较好的减摩耐磨性能,PTFE比PEEK更容易形成转移膜,转移膜的存在会明显降低摩擦。(2)微球粒径相同时,钢球能更好的降低PMMA基复合材料的摩擦系数以及磨损率;微球粒径不同时,粒径为2mm,可形成较大的表面织构凹坑面积密度,从而使钢球/PMMA复合材料呈现出更低的摩擦系数和磨损率;适当减小粒径可以进一步降低黄铜球/PMMA复合材料的磨损率;粒径变化对POM球/PMMA复合材料磨损影响不大,但减小粒径会降低其摩擦系数。(3)当钢球粒径为2mm,PTFE填充质量比为7wt%时,钢球/PTFE/PMMA复合材料减摩耐磨性能最优。当钢球粒径为2mm,POM球粒径为1.588mm时,钢球/POM球/PMMA复合材料反而比POM球/PMMA复合材料和钢球PMMA复合材料的摩擦系数大。(4)相同粒径下的钢球/PMMA、黄铜球/PMMA和POM球/PMMA复合材料在液体石蜡润滑条件下摩擦系数最小,在合成油润滑条件下磨损率最低,现象与复合材料塑性变形程度和润滑膜的稳固程度相关。当POM球粒径为2.381mm时,POM球/PMMA复合材料在液体石蜡润滑条件下有较低的摩擦系数,在合成油润滑下有较低的磨损率。POM球/PMMA复合材料的摩擦系数随着载荷增加先增大后减小,载荷增大会产生弹塑性变形,继续增大会增强油膜流动性;随着速度增加,摩擦系数减小,润滑形式由混合润滑向流体润滑转变;而磨损率则随着载荷与速度的增大而增大。
何国荣[3](2021)在《纳米杂化材料增强聚酰亚胺复合材料摩擦磨损性能的研究》文中研究表明聚酰亚胺(PI)具有高比强度、优异的耐辐照性能、热稳定性和机械性能而广泛应用于5G通信领域、航空航天领域、轨道运输、微电子和摩擦学等多个领域,是一种具有重要应用价值的芳香聚合物材料。然而,随着聚合物材料服役工况要求的日益严苛,对聚合物材料的综合性能,包括摩擦学性能也提出了更高的要求。因此,寻求一种合适的方法提高聚酰亚胺的摩擦学性能已经成为研究的一个热点。本文通过制备两种纳米杂化材料并添加至聚酰亚胺基体中有效提高了聚酰亚胺的摩擦性能。实验表明,引入纳米杂化材料是一种改善聚酰亚胺摩擦学性能的有效方法,从而使得聚酰亚胺复合材料的工程应用范围得到拓宽。论文主要的研究内容及研究成果如下:1、铜纳米颗粒(CuNPs)的易剪切和承载性能良好的特点常被用于摩擦材料中;石墨烯(G)是一种二维纳米材料,力学性能优异且易于剪切,是典型的固体润滑添加剂,因此对这两种材料进行化学结合应用于摩擦应用是一个新的研究思路。在本工作中通过静电自组装方法制备核壳结构材料—Cu@rGO,并把它添加至PI基体中,探究其对PI摩擦学性能的增强作用。研究结果表明,Cu@r GO纳米杂化材料对PI的摩擦学性能有促进作用。此外,与单独添加CuNPs、rGO或共混物(Cu/rGO)的PI复合材料相比,Cu@r GO增强的PI复合材料有更优异的摩擦性能。这主要归因于承重性能优异的铜能有效提升PI复合材料的抗磨损性能;另一方面,还原氧化石墨烯出色的自润滑性能降低了PI复合材料与摩擦对偶表面之间的摩擦力,从而表现出更优异的摩擦性能。2、二硫化钼(MoS2)具有自润滑性能,在摩擦领域应用极其广泛,硫化锌(ZnS)颗粒是一种金属化合物,因其有自润滑特点在一定程度上得到了应用。在本实验中,以水热法一步合成MoS2/ZnS杂化材料作为PI的增强相,采用热压成型工艺得到了PI/MoS2/ZnS复合材料。相关热学测试结果表明,MoS2/Zn S的引入改善了PI的热稳定性能;摩擦实验结果表明,与单独的添加MoS2纳米片或ZnS纳米颗粒相比,PI/MoS2/ZnS复合材料表现出更为优异的摩擦学性能,这得益于MoS2纳米片和ZnS纳米粒子之间的协同增强效应。
贺仁[4](2020)在《水润滑条件下环氧树脂基复合材料摩擦学行为研究》文中进行了进一步梳理为了避免润滑油泄露和有害润滑油添加剂对环境的影响,开发在水润滑条件下工作的摩擦副材料具有重要意义。然而,水粘度与润滑油粘度相比有较大的差别,且水润滑条件下运动机构频繁运转于混合甚至边界润滑区间,导致摩擦副固-固接触承担相当甚至绝大部分载荷,这对摩擦副材料的使用寿命和可靠性带来严峻的挑战。聚合物及其复合材料具有自润滑性、高化学稳定性以及性能可设计性等优势,作为水润滑材料具有广泛的应用前景。本工作系统研究了一系列环氧树脂基聚合物复合材料在水润滑条件下的宏观摩擦学行为,为得到具有最佳摩擦学性能的聚合物复合材料提供了一种研究思路。在此基础之上,分析了填料及其耦合对复合材料摩擦学性能的影响,利用先进的研究手段深入研究了界面生成摩擦膜的纳米结构,深化了对水润滑界面复杂物理化学作用的理解。本文主要的研究如下:(1)通过一步水热反应合成了约130nm的碳球,将其作为填料加入到环氧树脂基体中。结果表明,树脂基体中分散的碳球可以大大降低材料的摩擦和磨损。此外,由于表面摩擦过程中保护性摩擦膜的形成,使得钢环表面摩擦氧化作用得到了极大的缓解。碳球增强的环氧树脂基复合材料在设计适用于恶劣水润滑条件下的高性能摩擦副方面具有广阔的应用前景。(2)将合成的碳球和氧化物纳米颗粒(Al2O3和SiO2)作为双重填料加入到环氧树脂基体中。研究结果表明,双重填料的加入,可以大大降低复合材料的摩擦系数,表现出最佳的摩擦学性能。证明摩擦膜中碳球和氧化物纳米颗粒的存在,一定程度上有利于材料在水润滑条件下润滑性能的提高。碳球和氧化物纳米颗粒增强的环氧树脂基复合材料也适用于恶劣水润滑条件下的高性能摩擦副材料的应用。(3)通过一步水热合成球状硫化铜/碳量子点/碳球杂化体,将其作为填料加入到环氧树脂基体中。研究结果表明,添加低含量(0.1wt.%)的硫化铜/碳量子点/碳球,聚合物复合材料的耐磨性大幅度提高。然而继续增加填料含量(达到1.0wt.%)的聚合物复合材料表现出良好的减摩效果,而耐磨性能没有明显提高。这些性能的提升主要归功于摩擦膜在摩擦过程中的形成。因此,可以根据工况需求调整硫化铜/碳量子点/碳球的添加量来控制摩擦膜的形成,得到具有不同摩擦学性能(低磨损率或者低摩擦系数)的环氧树脂基复合材料,以运用到不同的工况场合。本文通过研究聚合物复合材料在水润滑条件下的摩擦学行为以及摩擦膜的结构和形成过程的相关机理有助于从微观角度来解释宏观现象,并在一定程度上为水润滑摩擦材料的研制开发提供了一种可供参考的途径。
刘守耀[5](2020)在《高压制备Si3N4-PTFE-EP自润滑复合材料及其摩擦学性能》文中研究指明陶瓷-聚合物复合材料结合陶瓷强度高和聚合物润滑性能优良等优点,显着提升单一材料的力学性能和摩擦学性能,具有多重设计空间,可满足摩擦学工程应用领域的特殊需求。现有的陶瓷基复合材料制备往往借助于高温,而聚合物基复合材料恰恰受限于高温,因此,高温是制约陶瓷-聚合物复合材料任意比例制备的关键难题。本论文提出高压成型工艺利用高压降低陶瓷材料对高温的依赖性且实现材料的致密化,解决陶瓷-聚合物复合材料常温制备的难题。分别以氮化硅(Si3N4)和聚四氟乙烯(PTFE)为基体相,并添加适量环氧树脂(EP),制备得到一种低摩擦低磨损的Si3N4-PTFE-EP(陶瓷-聚合物)自润滑复合材料。采用现代表征技术对Si3N4-PTFE-EP自润滑复合材料的物理化学性能进行分析,借助球盘式摩擦磨损试验机和白光共聚焦显微镜等设备探究Si3N4-PTFE-EP自润滑复合材料摩擦磨损规律并阐明其作用机理。通过摩擦学试验研究了Si3N4粒度为1~3μm的Si3N4-PTFE-EP自润滑复合材料的制备工艺及配比设计,其合理的制备工艺参数为:粘结剂为EP且添加量为0.15g、高压压强为5GPa且保压时间为20min;70Si3N4-30PTFE-EP复合材料的磨损率达到了10-7mm3(Nm)-1,30Si3N4-70PTFE-EP复合材料的摩擦系数为0.06左右。Si3N4-PTFE-EP复合材料的磨损形式随PTFE质量分数的增加逐渐由磨粒磨损转变为粘着磨损,而疲劳磨损始终存在。通过研究Si3N4粒度为20nm、100nm、500nm、1~3μm及10μm的Si3N4-PTFE-EP自润滑材料摩擦学性能及颗粒的分散性等,发现对20nm Si3N4进行水解处理可提高硅烷偶联剂KH560的枝接率,改善其在有机溶剂中分散性,且枝接率随Si3N4粒度的增大而减小。不同粒度下的Si3N4在经表面改性(M-Si3N4)后的70M-Si3N4-30PTFE-EP与30M-Si3N4-70PTFE-EP复合材料的摩擦学规律具有些许差异。差异在于,粒度越小的Si3N4磨粒越容易在70M-Si3N4-30PTFE-EP复合材料与对偶小球之间形成一种滚动效应,这对降低摩擦系数具有一定的作用。一般而言,在摩擦过程中被剥落的Si3N4颗粒数量随Si3N4粒度的增加逐渐减小,进而表现出更佳的摩擦学性能。特别地,Si3N4粒度为10μm的70Si3N4-30PTFE-EP和30Si3N4-70PTFE-EP复合材料在载荷为5N且滑动速度为3cm/s下具有最佳的摩擦学性能。
彭鑫[6](2020)在《ZA8/PEEK复合材料的制备及力学与摩擦学性能研究》文中指出为了弥补聚醚醚酮(PEEK)摩擦系数较高、耐磨性有待提高的不足,拓宽其在各种复杂环境中的应用,本文使用模压法制备了锌铝合金(ZA8)改性PEEK复合材料,探究了 ZA8含量对PEEK复合材料力学和摩擦学性能的影响,并进一步探究了球磨和表面处理后ZA8含量对复合材料力学和摩擦学性能的影响。在此基础,本文还探究了添加固体润滑剂石墨、聚四氟乙烯(PTFE)以及GO包覆ZA8对PEEK复合材料摩擦学性能的影响。本文采用WDW-10C型万能试验机、MMW-1型摩擦磨损试验机等设备测试复合材料的力学性能和摩擦学性能,通过扫描电镜分析了复合材料的冲击断面和磨损形貌。主要研究内容如下:(1)考察了 ZA8含量对PEEK力学性能的影响。结果表明,ZA8/PEEK的复合材料的冲击强度随ZA8含量的增加呈先增大后减小的趋势,随着ZA8含量的继续增加,复合材料的冲击强度迅速下降后有所回升;ZA8/PEEK复合材料的拉伸强度随着ZA8含量的增加先增大后逐渐变小;(2)探明了 ZA8含量对PEEK摩擦学性能的影响。结果表明,随着ZA8含量的增加,ZA8/PEEK复合材料的摩擦系数持续降低,在ZA8含量增加到30%以后趋势变缓,在ZA8含量为40%时摩擦系数最低为0.275;而复合材料的磨损量随ZA8含量的增加呈现先下降后急剧升高的趋势;(3)考察了添加5wt%石墨和10wt%聚四氟乙烯(PTFE)对ZA8/PEEK复合材料摩擦学性能的改善作用。结果表明,添加5wt%石墨后,5%石墨/ZA8/PEEK与未添加石墨的复合材料相比磨损量明显减少,摩擦系数有所上升但其变化趋势不变;而添加10wt%PTFE对ZA8/PEEK复合材料的摩擦学性能的改善作用明显大于石墨,当添加10wt%PTFE和30wt%ZA8时,复合材料的摩擦系数和磨损量均为最低,10%PTFE/30%ZA8/PEEK复合材料的摩擦学性能最佳;(4)探究表面处理对复合材料力学和摩擦学性能是否有改善作用。结果表明,与未添加表面处理的复合材料相比,表面处理后的ZA8/PEEK复合材料摩擦学性能和力学性能有明显上升。表面处理对复合材料的力学和摩擦学性能有积极的改善作用;(5)探究了球磨处理对ZA8/PEEK复合材料力学和摩擦学性能的改善作用。研究发现使用球磨工艺处理制备的ZA8/PEEK复合材料与未进行球磨处理的复合材料相比力学性能和摩擦学性能都有明显提高;(6)ANSYS软件可用于磨损动态监测。使用ANSYS软件模拟销盘摩擦配副的转动对摩擦学性能最佳的材料监测其磨损动态,研究发现销盘摩擦副在很短的时间内可达到磨损稳定阶段。
祁渊[7](2020)在《纳米粒子增强PEEK/PTFE复合材料摩擦转移膜特性研究》文中研究说明高分子聚合物材料以其优良的摩擦学性能和较低的成本优势被广泛运用于轴承、人造关节、空间润滑、发动机密封等工业密封润滑领域。一方面,随着科技的进步和应用领域的不断拓展,聚合物自润滑材料所要面对的工作环境和性能要求也更加特殊与苛刻,这就需要对聚合物材料进行增强改性处理,以满足低摩擦系数、高耐磨性能和强承载能力的需求。另一方面,聚合物材料做为摩擦副零部件与对偶接触表面产生相互摩擦运动时,聚合物中的一部分物质会从基体中脱离,并且转移附着在对偶摩擦表面上,从而形成一层被称之为“转移膜”的薄膜状介质过渡层。转移膜的产生及其特性直接改变了聚合物材料的摩擦接触环境,从而间接影响到产品摩擦副零部件之间的摩擦学性能,并最终影响到整个产品和设备的工作性能与使用寿命。为此迫切需要对聚合物摩擦副表界面间的摩擦转移机制和转移膜的形成机理与演变规律进行相关研究。本文采用试验分析与理论研究相结合的方法,以聚合物自润滑材料的摩擦机理和转移膜的形成机制为研究目标,主要研究内容和成果如下:(1)提出采用硬质纳米粒子和软质聚醚醚酮(PEEK)颗粒对聚四氟乙烯(PTFE)进行改性处理,考察了软硬增强相对PTFE复合材料摩擦学性能的增强机理,以及对转移膜特性的影响。研究结果表明,由于PTFE基体的抗剪切力差,致使分子链之间容易产生滑移运动,并且在对偶摩擦表面上难以形成完整的转移膜,从而导致PTFE较差的耐磨性能。硬质纳米粒子能够嵌入到对偶摩擦表面,从而起到机械锚固转移膜的作用,增强了转移膜的附着强度,并且提高了PTFE复合材料的力学及热力学性能。软质PEEK颗粒能够有效抑制PTFE分子链间的层间滑移,同时能够起到对硬质纳米粒子的包裹作用,减弱了硬质磨屑对转移膜的刮擦破坏。因此,PEEK和纳米粒子能够协同增强PTFE复合材料的摩擦学性能。(2)搭建了动态环-块摩擦磨损试验装置,建立了瞬时体积磨损率计算公式,并对环-块摩擦结构进行有限元分析。研究结果表明:瞬时体积磨损率能够准确地衡量摩擦过程中材料磨损情况的变化趋势,以此为依据可以将PTFE复合材料的摩擦过程按照磨损程度分为:初始磨损阶段、严重磨损阶段和稳定磨损阶段。PTFE复合材料在严重磨损阶段,瞬时体积磨损率会出现峰值。通过有限元分析,样品摩擦界面的边界处磨损情况严重,摩擦接触面积逐渐增大导致磨屑在摩擦界面上的留滞与滚动时间增长,起到了“三体摩擦”的作用。(3)采集PTFE复合材料不同摩擦阶段的转移膜样品,分析研究转移膜的形成机理、影响因素和演化规律,以及转移膜与PTFE复合材料摩擦学性能之间的相互影响关系。研究发现,协同添加纳米粒子和PEEK颗粒的PTFE复合材料能够快速形成稳定均匀的转移膜。一方面,硬质纳米粒子有利于提高转移膜的成膜速率,并且纳米粒子能够与对偶金属表面发生螯合反应和摩擦烧结作用,促进基体材料向对偶摩擦表面转移,形成较厚的转移膜。但是纳米粒子在摩擦后期会对转移膜产生刮擦作用,破坏了转移膜的均匀性完整性。另一方面,软质PEEK颗粒能够有效抑制硬质磨屑对转移膜的刮擦破坏,提高转移膜的牢固度,有利于保持转移膜的完整性和一致性。(4)建立转移膜图像识别及形态特征量化程序。首先对转移膜图像进行增强处理、边缘提取分离;然后对转移膜的形态和纹理特征进行提取和定量化处理;最后建立转移膜形态特征与摩擦学性能之间的量化关系模型。研究发现,转移膜面积覆盖率、单个转移膜面积、均值、三阶矩和一致性的变化规律与PTFE复合材料的磨损率变化趋势表现出了良好的相关性。因此可以采用这5种转移膜形态特征指标作为转移膜成膜质量的评价依据,并且以此间接评价PTFE复合材料的摩擦磨损性能。(5)引入分子动力学,建立PTFE复合材料的限制性剪切摩擦模型,探讨PTFE复合材料在原子尺度上的摩擦机理与转移机制。研究发现,PTFE在原子尺度的摩擦过程中,其内部表现出了较差的抗剪切能力,基体内部出现了明显的层间滑移摩擦,并导致内部摩擦温度升高。PEEK能够对PTFE起到吸附作用,使二者之间形成牢固的结合力,从而提高了PEEK/PTFE的抗剪切变形能力,抑制了基体内部的滑动摩擦,并减少了分子链向铁原子层的移动。纳米粒子能够使PTFE基体在摩擦过程中保持良好的稳定性和整体性,大幅提高了PTFE基体的抗剪切能力。
姜铭仁[8](2020)在《稀土改性碳纳米管增强环氧树脂基复合材料制备及其性能研究》文中提出工程机械、武器装备的结构件是关乎其机动性能、工程保障、能源消耗等性能至关重要的因素,而其中工程机械结构件的材料尤为重要。工程机械结构件的材料应满足机械性能优异,密度低、优良的耐久性、持久的寿命等特性,当前最具发展潜力的是树脂基复合材料。其中由于环氧(Epoxy,简称EP)树脂具备良好的机械性能、较低的密度、耐久性优良、成型方便等优点是符合工程机械结构件要求的最佳基体之一。碳纳米管(Carbon Nanotube,简称CNTs)具备优异的极力学性能和极低的密度等特点成为极具发展潜力的增强体。然而,CNTs原子结构单一,表面呈化学惰性且十分光滑,难以与基体材料充分浸润形成强韧的界面结构,并且由于具有很强的表面效应,在基体中的分散能力差等特点,这极大地限制了其在复合材料中的应用。本文基于稀土(Rare Earth,简称RE)独有的物理化学特性对CNTs的表面进行改性,成功提高了CNTs的表面活性。并将改性后的CNTs填充至EP基体中制备碳纳米管增强EP树脂基复合材料。论文的主要结论和内容如下:1、采用RE对CNTs进行表面改性,将RE原子稳定地附着在CNTs表面,并且利用RE原子独有的化学特性将尿素分子枝接在CNTs的表面,成功地提高了CNTs的表面活性,改善了CNTs在EP基体中的分散性。与此同时,以功能化后的CNTs作为增强体,EP树脂为基体制备复合材料,成功获得了机械性能优异、摩擦学性能良好、热稳定性优良的轻量化复合材料。2、采用FTIR、XPS、TEM、TGA等分析手段对RE功能化后CNTs进行表征,结果表明经过RE功能化后CNTs的表面出现了N、O等元素和C-N、C=O、N-H等化学键,并通过元素结合能的变化证明了经过RE功能化后CNTs表面形成了C-RE-O、C-RE-N或者O-RE-O、O-RE-N等配位化合物,表明经过RE功能化后尿素分子成功以配位化合物的形式枝接在了CNTs表面,依据表征结果提出了RE功能化CNTs的结构模型。3、分别采用万能拉伸试验仪、多功能摩擦磨损试验机、热重仪对复合材料的力学性能、摩擦学性能以及热分解性进行测试。结果表明经过RE功能化后的CNTs制备的EP基复合材料的性能显着提升,其中性能最佳的复合材料的拉伸强度达到了纯EP的1.55倍,COF和WR相比于纯EP分别降低了19.4%和97.5%,热稳定性也有微量的提高。4、提出了CNTs的RE改性对CNTs增强EP树脂基复合材料性能的增强机理。根据对RE功能化后的CNTs的表征结果,结合复合材料拉伸断面和摩擦磨损表面的形貌表征结果,提出了CNTs的RE改性修饰对复合材料性能的提升机制和CNTs与EP基体之间的界面结构模型。通过RE原子的配位作用枝接在CNTs表面的尿素分子中的-NH2会与EP基体中的环氧基发生固化反应生成化学键。CNTs与EP基体之间的界面结构从依靠粘附作用的物理结构转变为依靠RE形成的配位化合物与EP基体之间形成化学键连接的化学结构,并且由于CNTs表面存在的尿素分子以及其它化学基团在与EP基体复合时在界面层中形成机械锚点,这些锚点同样能起到传递载荷和能量的作用,使得CNTs与EP基体之间的界面结构得到了有效的强韧化。因此,复合材料的力学性能和摩擦学性能均得到了有效的提升。另一方面,由于CNTs在基体中的分散得到了改善以及复合材料导热能力的提升进一步促进了复合材料性能的提升。本文针对CNTs化学惰性等问题,提出利用RE独有的化学特性对CNTs的表面进行改性修饰,成功地促进了CNTs表面活性的提升,以及CNTs在基体中均匀一致的分散,为解决CNTs难以与树脂基体充分浸润形成强韧的界面结构等问题提出了一种新的有效途径,对于拓展CNTs在复合材料中的应用具有十分重要的意义。并将功能化后的CNTs填充进EP树脂为基体制备复合材料,成功地获得了性能优异、密度低的轻量化复合材料。
车飞妮[9](2019)在《基于界面功能化纳米结构调控聚合物-金属配副摩擦学特性的研究》文中进行了进一步梳理随着运输和工业活动频繁增加,严重加剧运动机构摩擦和磨损,从而对机械部件可靠性和使用寿命提出了巨大挑战。通常人们使用液体或固体润滑剂减少运动机构的摩擦磨损,降低能量消耗和延长部件的使用寿命。摩擦界面的液体润滑剂流体膜和生成的边界反应膜可避免或减轻摩擦副的直接接触,从而起到润滑作用。通常液体润滑剂中的添加剂含有害元素,它们的排放会对环境造成不利影响。采用物理和化学气相沉积技术在工件表面制备固体润滑剂薄膜,同样可显着改善机构的摩擦磨损性能。随着固体润滑薄膜的磨损,最终将失去润滑作用。开发耐用的自润滑运动机构是非常可取的,可避免维护和不利的环境影响。聚合物复合材料因具有自润滑特性、可设计性强等优异性能,广泛应用于航空航天、石油化工等运动部件,如轴承、衬套密封和垫圈。前人研究表明在聚合物基体中加入纳米颗粒可显着提高聚合物及其复合材料的摩擦学性能,认为其自润滑性能与摩擦保护膜的生长有关,摩擦保护膜能够保证摩擦副界面的易剪切性和持久磨损寿命。然而在某些场合下,为了减少环境污染,避免添加任何添加剂到摩擦副界面以降低机构的摩擦磨损。因此,通过纳米颗粒填充物的优化设计与合理耦合,可望在苛刻干摩擦条件下构筑摩擦学性能优异的固体转移膜。揭示纳米颗粒物化性质对转移膜结构与性能的影响机制及不同纳米颗粒的协同机制是实现摩擦膜润滑功能设计的关键。本工作围绕“深入研究转移膜形成机理-调控转移膜结构-设计制备新型自润滑材料”的主线,针对重载高速干摩擦服役工况,考察增强相、填料和纳米颗粒对传统聚合物复合材料摩擦学性能影响规律,优化设计转移膜纳米结构;在聚合物中引入管状MWCNTs调控摩擦副界面摩擦化学物理,构筑高性能固体转移膜。通过耦合硬质纳米颗粒和MWCNTs促进高性能转移膜在干摩擦界面迅速生成,获得极低的摩擦和磨损。主要研究内容与结论如下:(1)研究了在苛刻干摩擦条件下不同性质纳米颗粒对聚合物复合材料摩擦学行为的影响。探索了不同纳米颗粒对转移膜的结构和性能影响机制和演变机理。复合材料中纳米Si O2、纳米Al2O3和纳米Zr O2颗粒在摩擦界面上与其他磨损物质烧结为致密的转移膜,既降低了复合材料的跑和时间,又提高了摩擦界面的承载力。不同硬质纳米颗粒对改善复合材料摩擦学性能均具有显着作用,大幅度降低摩擦系数和磨损率。研究结果表明,当聚合物纳米复合材料在钢表面滑动时,钢表面形成一层具有润滑特性和高粘附性的转移膜,延缓或阻止摩擦副间的直接刮擦。聚合物纳米复合材料中的纳米颗粒释放到摩擦界面上与其他磨损颗粒均匀混合后,摩擦烧结生成致密的和功能化的固体转移膜。硬质纳米颗粒提高了转移膜的承载力。我们的工作证明了将纳米颗粒填充到传统聚合物复合材料中来调整摩擦界面转移膜的纳米结构和功能的可行性,为开发新型极高耐磨性自润滑材料提供策略。(2)重点考察了MWCNTs对聚合物复合材料摩擦学性能的影响,通过引入3 vol.%MWCNTs到聚合物复合材料中,其磨损率降低了80%。我们采用第一性原理(DFM)计算表明,空气环境中的O原子或离子可破坏CNTs的C-C骨架,促进CNTs转化为石墨化纳米碳。这为转移膜中嵌入了大量石石墨化纳米碳提供了直接证据。石墨化纳米碳嵌入到转移膜内明显增强其韧性和弹性,能够经受住严厉的界面摩擦(重载高速),同时MWCNTs的引入大幅度降低了复合材料磨损率。(3)在重载高速干摩擦服役工况下,研究了MWCNTs与纳米Zr O2杂化耦合物对聚合物复合材料摩擦学行为的影响。纳米颗粒与MWCNTs杂化耦合对摩擦界面固体转移膜形成和结构的影响机理。3 vol.%纳米颗粒Zr O2与MWCNTs杂化耦合协同可显着降低聚合物复合材料摩擦系数和磨损率,分别降低了72%和89%。研究发现,纳米颗粒和MWCNTs嵌入到摩擦界面的固体转移膜中,显着提高了转移膜的易剪切性和高韧性。同时,纳米颗粒Zr O2释放到摩擦界面与金属对偶表面形成了化学螯合物,固体转移膜中烧结的纳米颗粒Zr O2在摩擦过程中可承载大部分载荷;MWCNTs受到环境中氧原子或离子的作用在摩擦界面上形成石墨化纳米碳,石墨化纳米碳嵌入到固体转移膜中,从而增强了摩擦副界面的易剪切性和高韧性;生长的高性能固体转移膜可显着地降低了复合材料的摩擦(0.08)和磨损(4.5×10-8 mm3/Nm),高于以往我们认知的聚合物复合材料。
张树康[10](2019)在《油润滑状态下聚合物-金属配副界面纳米转移膜的摩擦学行为研究》文中认为随着现代工业的迅猛发展,众多运动机构在愈加严苛的环境下服役,边界润滑甚至干摩擦时常发生,对运动机构的使用寿命和可靠性提出严峻挑战。聚合物材料因具有自润滑特性、高化学稳定性和性能可设计性等特点,在现代汽车和高端装备运动机构的摩擦学设计方面发挥着越来越重要的作用。然而,聚合物基体材料的承载力往往较差,苛刻条件下耐磨损性能不足。研究发现纳米颗粒添加到聚合物基体中促使摩擦副界面生成均匀的转移膜,可显着降低聚合物复合材料的摩擦与磨损,但缺乏摩擦机理的研究。本工作研究了在PAO油润滑条件下EP复合材料微观结构和载荷速度对其摩擦学性能的影响规律,并探讨了摩擦副界面物理化学作用以及转移膜生长的影响机制。主要围绕“深入研究转移膜形成机理-分析转移膜结构-设计自润滑材料”的主线,针对PAO润滑油介质,在边界和混合润滑状态下,分析研究了不同物化性质的纳米颗粒以及新型零维石墨烯基材料-石墨烯量子点(N-GQDs)对常规聚合物材料摩擦学性能的影响规律,定量表征了在油润滑介质中形成的转移膜微纳米结构。主要研究内容如下:1.在PAO润滑介质中,研究了不同种类的纳米颗粒对环氧树脂复合材料摩擦学性能的影响。研究了纳米颗粒在苛刻的边界和混合润滑条件下对聚合物复合材料摩擦学行为的作用机理。揭示了不同物化性质的纳米颗粒在苛刻条件下对转移膜的形成和纳米结构的影响机制。实验结果发现在高载荷低速度的条件下,纯环氧易与金属对偶发生粘着,导致复合材料的摩擦系数和磨损率显着增大。而添加的陶瓷Al2O3纳米颗粒更易促进均匀转移膜的形成,显着降低摩擦磨损。同样在高载低速下,在环氧基体中添加其它种类的纳米颗粒也可促进在金属对偶表面形成一层转移膜,例如添加高硬度的纳米Si C和纳米Zr O2颗粒在摩擦过程中释放到摩擦副接触界面能够有效去除金属表面的氧化层从而进一步提高摩擦学性能。分析表明在摩擦副界面形成的高性能转移膜不仅缓和了摩擦副材料表面的直接刮擦,同时还提高了摩擦界面承载能力,从而提高了EP纳米复合材料的摩擦学性能。2.成功合成制备了新型零维结构氮元素掺杂的石墨烯量子点,即N-GQDs。研究了在PAO油润滑状态下N-GQDs和Al2O3颗粒及两者耦合对环氧树脂摩擦学行为的影响。在边界润滑状态下,分析研究了N-GQDs和陶瓷纳米颗粒及耦合对摩擦副界面固体转移膜的形成、结构和影响机理。实验结果表明在EP树脂中添加不同质量分数的N-GQDs,摩擦系数会呈现不同降低的趋势。此外Al2O3/N-GQDs耦合对提高环氧树脂摩擦性能有显着的协同效应,提高了摩擦副界面的整体摩擦学性能,而且金属对偶表面形成的固体转移膜在很大程度上提高了摩擦界面的易剪切特性,此外固体转移膜中烧结的Al2O3颗粒在摩擦过程中承担了大部分载荷,从而降低了摩擦副材料的磨损率。
二、聚合物复合材料摩擦学研究进展(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、聚合物复合材料摩擦学研究进展(论文提纲范文)
(1)聚酰亚胺与其复合材料的制备及摩擦学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 聚酰亚胺概述 |
1.3 聚酰亚胺摩擦学研究进展 |
1.3.1 不同组成聚酰亚胺摩擦学研究现状 |
1.3.2 不同结构聚酰亚胺摩擦学研究现状 |
1.4 聚合物磨损机制 |
1.5 选题依据和研究内容 |
第二章 氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料摩擦学行为及机理研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 材料及制备 |
2.2.2 氧化石墨烯的制备 |
2.2.3 PI/GO复合材料的制备 |
2.2.4 材料的性能测试及表征 |
2.3 实验结果与讨论 |
2.3.1 材料的结构及形貌分析 |
2.3.2 热力学性能研究 |
2.3.3 摩擦学性能分析 |
2.3.4 摩擦学机理分析 |
2.4 小结 |
第三章 碳纳米管/聚酰亚胺复合材料摩擦学行为及机理研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验材料 |
3.2.2 PI及 PI/CNT复合材料的制备 |
3.2.3 材料的性能测试及表征 |
3.3 实验结果与讨论 |
3.3.1 材料的结构及性能分析 |
3.3.2 摩擦学行为研究 |
3.3.3 摩擦学机理分析 |
3.4 小结 |
第四章 含氟、含硫聚酰亚胺的制备及其在宽温域下摩擦学行为和机理研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验材料 |
4.2.2 含氟、含硫聚酰亚胺的制备 |
4.2.3 材料的性能测试及表征 |
4.3 实验结果及讨论 |
4.3.1 材料的结构及性能分析 |
4.3.2 摩擦学行为研究 |
4.3.3 摩擦学机理分析 |
4.4 小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
(2)表面嵌微球的PMMA基复合材料摩擦学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究意义 |
1.2 聚合物基复合材料填充改性和表面织构的摩擦学研究现状 |
1.2.1 聚合物基复合材料填充改性的摩擦学研究现状 |
1.2.2 聚合物基复合材料表面织构的摩擦学研究现状 |
1.3 PMMA基复合材料的摩擦学研究现状 |
1.4 本文的主要研究内容 |
第2章 PMMA基复合材料制备及表征方法 |
2.1 试验材料及PMMA基复合材料制备 |
2.1.1 试验原材料 |
2.1.2 PMMA基复合材料制备 |
2.2 摩擦学试验方案 |
2.3 PMMA基复合材料的分析与表征 |
2.3.1 PMMA基复合材料表面织构形貌分析 |
2.3.2 磨痕形貌分析 |
2.3.3 磨痕傅里叶红外光谱分析 |
2.4 本章小结 |
第3章 表面嵌钢球的PMMA基复合材料干摩擦学性能 |
3.1 表面嵌钢球的PMMA基复合材料干摩擦学性能 |
3.1.1 钢球/PMMA复合材料的织构形貌 |
3.1.2 钢球/PMMA复合材料的硬度 |
3.1.3 钢球对PMMA基复合材料干摩擦学性能的影响 |
3.2 表面嵌钢球的PTFE/PMMA复合材料干摩擦学性能 |
3.2.1 钢球/PTFE/PMMA复合材料的织构形貌 |
3.2.2 PTFE含量对钢球/PTFE/PMMA硬度的影响 |
3.2.3 PTFE含量对钢球/PTFE/PMMA干摩擦学性能的影响 |
3.3 表面嵌钢球的PEEK/PMMA复合材料干摩擦学性能 |
3.3.1 钢球/PEEK/PMMA复合材料的织构形貌 |
3.3.2 PEEK含量对钢球/PEEK/PMMA硬度的影响 |
3.3.3 PEEK含量对钢球/PEEK/PMMA干摩擦学性能的影响 |
3.4 本章小结 |
第4章 表面嵌不同微球的PMMA基复合材料干摩擦学性能 |
4.1 微球种类对PMMA基复合材料干摩擦学性能影响 |
4.1.1 表面嵌不同种类微球的PMMA基复合材料织构形貌 |
4.1.2 不同种类微球对微球/PMMA硬度的影响 |
4.1.3 不同种类微球对微球/PMMA干摩擦学性能的影响 |
4.2 微球粒径对PMMA基复合材料干摩擦学性能影响 |
4.2.1 不同粒径微球在PMMA基复合材料表面分布 |
4.2.2 不同粒径微球对微球/PMMA硬度的影响 |
4.2.3 不同粒径微球对微球/PMMA干摩擦学性能的影响 |
4.3 钢球/POM球协同对PMMA基复合材料干摩擦性能 |
4.3.1 钢球/POM球在PMMA基复合材料织构形貌 |
4.3.2 钢球/POM球/PMMA复合材料干摩擦学性能 |
4.4 本章小结 |
第5章 润滑介质下PMMA基复合材料摩擦学性能 |
5.1 润滑介质对PMMA基复合材料摩擦学性能影响 |
5.1.1 PMMA基复合材料在液体石蜡润滑下的摩擦学性能 |
5.1.2 PMMA基复合材料在合成油润滑下的摩擦学性能 |
5.1.3 PMMA基复合材料在去离子水润滑下的摩擦学性能 |
5.2 载荷和速度对POM球/PMMA复合材料摩擦学性能影响 |
5.2.1 载荷对POM球/PMMA摩擦学性能的影响 |
5.2.2 速度对POM球/PMMA摩擦学性能的影响 |
5.2.3 PMMA基复合材料磨损机理 |
5.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
致谢 |
(3)纳米杂化材料增强聚酰亚胺复合材料摩擦磨损性能的研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.1.1 聚合物复合材料概述 |
1.1.2 聚合物复合材料在摩擦磨损领域的研究进展 |
1.2 聚酰亚胺纳米复合材料 |
1.2.1 聚酰亚胺纳米复合材料概述 |
1.2.2 聚酰亚胺纳米复合材料的性能及其应用 |
1.2.3 聚酰亚胺复合材料的改性研究进展 |
1.3 纳米杂化材料增强聚酰亚胺复合材料 |
1.3.1 纳米杂化材料增强聚酰亚胺复合材料的研究进展 |
1.3.2 纳米杂化材料增强聚酰亚胺复合材料的摩擦磨损性能 |
1.4 本文选题依据以及研究内容 |
第二章 Cu@rGO核壳材料的静电自组装制备及其对聚酰亚胺摩擦磨损性能的影响 |
2.1 引言 |
2.2 样品的制备与表征 |
2.2.1 实验材料及实验仪器 |
2.2.2 GO的氧化还原制备 |
2.2.3 铜@还原氧化石墨烯(Cu@rGO)纳米杂化材料的制备 |
2.2.4 Cu@rGO的表征 |
2.2.5 PI/Cu@rGO复合材料的制备 |
2.2.6 摩擦磨损实验 |
2.3 Cu@rGO增强的聚酰亚胺复合材料的热学及摩擦磨损性能研究 |
2.4 结果与讨论 |
2.5 小结 |
第三章 MoS_2/ZnS杂化材料的设计制备及其对聚酰亚胺复合材料摩擦磨损性能的影响 |
3.1 引言 |
3.2 样品的制备与表征 |
3.2.1 实验材料及实验仪器 |
3.2.2 二硫化钼/硫化锌(MoS_2/ZnS)纳米杂化材料的水热制备 |
3.2.3 二硫化钼/硫化锌纳米杂化材料的表征方法 |
3.2.4 PI/MoS_2/ZnS复合材料的制备 |
3.2.5 摩擦磨损试验 |
3.3 MoS_2/ZnS增强的聚酰亚胺复合材料的热学及摩擦磨损性能研究 |
3.4 结果与讨论 |
3.5 小结 |
第四章 结论与展望 |
4.1 结论 |
4.2 展望 |
参考文献 |
在学期间研究成果 |
致谢 |
(4)水润滑条件下环氧树脂基复合材料摩擦学行为研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
符号说明 |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 聚合物及其复合材料研究概述 |
1.3 水润滑材料研究进展 |
1.3.1 陶瓷与石墨材料 |
1.3.2 橡胶材料 |
1.3.3 聚合物及其复合材料 |
1.4 碳球的研究进展 |
1.4.1 碳球的合成方式 |
1.4.2 碳球在摩擦学领域的研究进展 |
1.5 选题依据和研究内容 |
1.6 本章小结 |
第2章 水润滑条件下水热合成碳球对环氧树脂摩擦学性能的影响 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验原料和试剂 |
2.2.2 实验仪器与设备 |
2.2.3 碳球的合成 |
2.2.4 碳球/环氧树脂复合材料的制备 |
2.2.5 碳球/环氧树脂复合材料的摩擦学性能测试 |
2.2.6 材料及摩擦试验后磨损表面的表征方法 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 碳球的结构形貌表征 |
2.3.2 环氧树脂和碳球/环氧树脂复合材料的力学性能 |
2.3.3 环氧树脂和碳球/环氧树脂复合材料的摩擦学行为 |
2.3.4 磨损表面分析和摩擦学机理 |
2.4 本章小结 |
第3章 水润滑条件下水热合成碳球和氧化物纳米颗粒对环氧树脂摩擦学性能的影响 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验原料和试剂 |
3.2.2 实验仪器与设备 |
3.2.3 碳球/氧化物纳米颗粒/环氧树脂复合材料的制备 |
3.2.4 碳球/氧化物纳米颗粒/环氧树脂复合材料的摩擦学性能测试 |
3.2.5 摩擦试验后磨损表面的表征方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 环氧树脂和碳球/氧化物纳米颗粒/环氧树脂复合材料的摩擦学行为 |
3.3.2 磨损表面分析和摩擦学机理 |
3.4 本章小结 |
第4章 水润滑条件下水热合成硫化铜/碳量子点/碳球对环氧树脂摩擦学性能的影响 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验原料和试剂 |
4.2.2 实验仪器与设备 |
4.2.3 硫化铜/碳量子点/碳球的合成 |
4.2.4 硫化铜/碳量子点/碳球/环氧树脂复合材料的制备 |
4.2.5 硫化铜/碳量子点/碳球/环氧树脂复合材料的摩擦学性能测试 |
4.2.6 材料及摩擦试验后磨损表面的表征方法 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 硫化铜/碳量子点/碳球的结构形貌表征 |
4.3.2 环氧树脂和硫化铜/碳量子点/碳球/环氧树脂复合材料的的摩擦学行为 |
4.3.3 磨损表面分析和摩擦学机理 |
4.4 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间主要的研究成果 |
致谢 |
(5)高压制备Si3N4-PTFE-EP自润滑复合材料及其摩擦学性能(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 陶瓷基复合材料摩擦学研究现状 |
1.2.1 颗粒填充改性 |
1.2.2 纤维填充改性 |
1.3 聚合物基复合材料摩擦学研究现状 |
1.3.1 物理改性 |
1.3.2 化学改性 |
1.4 陶瓷及聚合物基复合材料制备工艺研究现状 |
1.4.1 陶瓷基复合材料制备工艺研究现状 |
1.4.2 聚合物基复合材料制备工艺研究现状 |
1.4.3 陶瓷-聚合物复合材料制备工艺研究现状 |
1.5 本论文研究意义及研究内容 |
1.5.1 研究意义 |
1.5.2 研究内容 |
第2章 Si_3N_4-PTFE-EP自润滑复合材料制备及表征方法 |
2.1 实验原材料及仪器 |
2.2 Si_3N_4-PTFE-EP自润滑复合材料成型方法及工艺 |
2.2.1 粘结剂制备工艺 |
2.2.2 Si_3N_4表面改性工艺 |
2.2.3 Si_3N_4-PTFE-EP复合材料成型工艺 |
2.3 Si_3N_4-PTFE-EP自润滑复合材料的表征方法 |
2.3.1 傅里叶变换红外光谱分析 |
2.3.2 热失重分析 |
2.3.3 硬度表征 |
2.3.4 形貌分析 |
2.4 摩擦学性能表征 |
2.4.1 摩擦系数测定 |
2.4.2 磨损率计算 |
2.5 本章小结 |
第3章 (1~3μm)Si_3N_4-PTFE-EP自润滑复合材料摩擦学性能 |
3.1 粘结工艺对(1~3μm)Si_3N_4-PTFE复合材料的摩擦学性能 |
3.1.1 粘结剂种类 |
3.1.2 粘结剂填充质量 |
3.2 高压工艺对(1~3μm)Si_3N_4-PTFE-EP复合材料摩擦学性能影响 |
3.2.1 高压压强 |
3.2.2 保压时间 |
3.3 配比对(1~3μm)Si_3N_4-PTFE-EP复合材料摩擦学性能的影响 |
3.3.1 (1~3μm)Si_3N_4-PTFE-EP复合材料物理化学分析 |
3.3.2 (1~3μm)Si_3N_4-PTFE-EP复合材料摩擦磨损性能 |
3.3.3 配比对(1~3μm)Si_3N_4-PTFE-EP复合材料摩擦磨损的作用机理 |
3.4 本章小结 |
第4章 微/纳米Si_3N_4与PTFE复合的自润滑材料摩擦学性能 |
4.1 表面改性对20nm Si_3N_4-PTFE-EP复合材料摩擦学性能影响 |
4.1.1 20nmSi_3N_4表面改性物理化学分析 |
4.1.2 20nmSi_3N_4表面改性后复合材料摩擦磨损性能 |
4.1.3 表面改性对20nm Si_3N_4-PTFE-EP复合材料摩擦磨损的作用机理 |
4.2 配比对20nm M-Si_3N_4-PTFE-EP复合材料摩擦学性能影响 |
4.2.1 20nm M-Si_3N_4-PTFE-EP复合材料物理化学分析 |
4.2.2 20nm M-Si_3N_4-PTFE-EP复合材料摩擦磨损性能 |
4.2.3 配比对20nm M-Si_3N_4-PTFE-EP复合材料摩擦磨损的作用机理 |
4.3 微/纳米Si_3N_4对Si_3N_4-PTFE-EP复合材料摩擦学性能影响 |
4.3.1 微/纳米Si_3N_4物理化学分析 |
4.3.2 微/纳米Si_3N_4-PTFE-EP复合材料摩擦磨损性能 |
4.3.3 微/纳米Si_3N_4对Si_3N_4-PTFE-EP复合材料摩擦磨损的作用机理 |
4.4 本章小结 |
第5章 工况条件对Si_3N_4-PTFE-EP自润滑复合材料摩擦学性能的影响 |
5.1 载荷和速度对Si_3N_4-PTFE-EP复合材料摩擦学性能的影响 |
5.1.1 不同载荷下Si_3N_4-PTFE-EP复合材料摩擦磨损性能 |
5.1.2 不同速度下Si_3N_4-PTFE-EP复合材料摩擦磨损性能 |
5.2 工况条件对Si_3N_4-PTFE-EP复合材料摩擦磨损的作用机理 |
5.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
致谢 |
(6)ZA8/PEEK复合材料的制备及力学与摩擦学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 前言 |
1.2 聚醚醚酮研究进展 |
1.2.1 聚醚醚酮改性研究进展 |
1.2.2 聚醚醚酮复合材料的应用 |
1.3 锌铝合金研究进展 |
1.3.1 锌铝合金改性 |
1.3.2 锌铝合金的应用 |
1.4 金属填充聚合物基复合材料研究进展 |
1.4.1 金属填充聚合物基复合材料 |
1.4.2 金属填充聚合物基复合材料的应用 |
1.5 本文研究目的、意义及内容 |
1.5.1 本文研究目的及意义 |
1.5.2 本文研究内容 |
第二章 实验研究方法 |
2.1 实验原料 |
2.2 实验仪器 |
2.3 实验方案 |
2.4 试样制备 |
2.4.1 ZA8的表面处理及球磨处理 |
2.4.2 GO-ZA8复合体的制备 |
2.4.3 ZA8/PEEK复合材料的制备 |
2.5 性能检测和结构表征 |
2.5.1 摩擦学性能测试 |
2.5.2 力学性能测试 |
2.5.3 扫描电镜(SEM)分析 |
第三章 ZA8/PEEK复合材料的微观结构与力学性能研究 |
3.1 ZA8/PEEK复合材料的微观结构 |
3.1.1 ZA8的微观形貌 |
3.1.2 复合材料冲击断面的微观形貌分析 |
3.2 ZA8/PEEK复合材料的力学性能 |
3.2.1 ZA8含量对复合材料硬度的影响 |
3.2.2 ZA8含量对复合材料压缩强度的影响 |
3.2.3 ZA8含量对复合材料冲击强度的影响 |
3.2.4 ZA8含量对复合材料拉伸强度的影响 |
3.3 表面处理后复合材料的力学性能 |
3.3.1 表面处理后ZA8含量对复合材料硬度的影响 |
3.3.2 表面处理后ZA8含量对复合材料压缩强度的影响 |
3.3.3 表面处理后ZA8含量对复合材料冲击强度的影响 |
3.3.4 表面处理后ZA8含量对复合材料拉伸强度的影响 |
3.4 球磨处理后复合材料的力学性能 |
3.4.1 球磨处理后ZA8含量对复合材料硬度的影响 |
3.4.2 球磨处理后ZA8含量对复合材料压缩强度的影响 |
3.4.3 球磨处理后ZA8含量对复合材料冲击强度的影响 |
3.4.4 球磨处理后ZA8含量对复合材料拉伸强度的影响 |
3.5 本章小结 |
第四章 ZA8/PEEK复合材料的摩擦学性能与磨损机理研究 |
4.1 ZA8含量对ZA8/PEEK复合材料摩擦学性能的影响 |
4.2 表面处理对ZA8/PEEK复合材料摩擦学性能的影响 |
4.3 球磨处理对ZA8/PEEK复合材料摩擦学性能的影响 |
4.4 固体润滑剂对ZA8/PEEK复合材料摩擦学性能的影响 |
4.5 磨损表面的微观形貌分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 ZA8/PEEK复合材料的有限元磨损模拟 |
5.1 磨损预测模型 |
5.2 ZA8/PTFE/PEEK复合材料的摩擦配副模拟 |
5.2.1 模型的建立 |
5.2.2 复合材料的应力变化 |
5.2.3 复合材料的磨损体积变化 |
5.3 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录A (攻读硕士学位期间发表论文目录) |
(7)纳米粒子增强PEEK/PTFE复合材料摩擦转移膜特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状与分析 |
1.2.1 PTFE摩擦学性能 |
1.2.2 PTFE摩擦材料增强改性研究进展 |
1.2.3 PTFE复合材料摩擦转移膜特性研究进展 |
1.2.4 图像处理技术在摩擦学领域的应用 |
1.2.5 分子动力学在聚合物摩擦学领域的应用进展 |
1.3 本文拟解决的关键问题与主要研究内容 |
第2章 软硬质填料增强PTFE复合材料摩擦学性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 摩擦磨损试验及表征方法 |
2.2.1 试验样品原料及制备方法 |
2.2.2 环-块摩擦磨损试验 |
2.2.3 扫描电子显微镜观察摩擦表面形貌 |
2.2.4 力学性能测试 |
2.3 软质PEEK对 PTFE复合材料摩擦学性能的增强机理 |
2.4 硬质纳米Al_2O_3对PEEK/PTFE摩擦学性能的增强机理 |
2.4.1 纳米Al_2O_3 粒子对PEEK/PTFE摩擦磨损性能的影响 |
2.4.2 载荷对纳米Al_2O_3/PEEK/PTFE摩擦磨损性能的影响 |
2.4.3 滑动速度对纳米Al_2O_3/PEEK/PTFE摩擦磨损性能的影响 |
2.4.4 环境温度对纳米Al_2O_3/PEEK/PTFE摩擦磨损性能的影响 |
2.5 硬质纳米ZrO_2对PEEK/PTFE摩擦学性能的增强机理 |
2.5.1 纳米ZrO_2粒子对PEEK/PTFE摩擦磨损性能的影响 |
2.5.2 载荷对纳米ZrO_2/PEEK/PTFE摩擦磨损性能的影响 |
2.5.3 滑动速度对纳米ZrO_2/PEEK/PTFE摩擦磨损性能的影响 |
2.5.4 环境温度对纳米ZrO_2/PEEK/PTFE摩擦磨损性能的影响 |
2.6 本章小结 |
第3章 PTFE复合材料摩擦学性能在摩擦过程中演化规律研究 |
3.1 引言 |
3.2 试验方法 |
3.3 瞬时体积磨损率和摩擦系数的变化规律 |
3.4 环-块摩擦结构接触表面应力变化规律 |
3.5 摩擦界面形貌特征摩擦过程中的变化规律 |
3.6 磨屑形貌特征在摩擦过程中的变化规律 |
3.7 转移膜化学元素组成在摩擦过程中的变化规律 |
3.8 本章小结 |
第4章 PTFE复合材料摩擦转移膜特性的演化规律研究 |
4.1 引言 |
4.2 栓盘摩擦试验方法 |
4.3 纳米ZrO_2/PEEK/PTFE复合材料摩擦磨损性能的变化规律 |
4.4 纳米ZrO_2/PEEK/PTFE复合材料转移膜形貌演化规律 |
4.5 转移膜粗糙度对PTFE复合材料摩擦学性能的影响 |
4.6 纳米ZrO_2粒子和PEEK颗粒对转移膜化学特性的影响 |
4.7 纳米ZrO_2粒子和PEEK颗粒对磨屑形态特性的影响 |
4.8 本章小结 |
第5章 转移膜图像形态特征提取及定量分析研究 |
5.1 引言 |
5.2 转移膜形图像获取及软硬件平台设计 |
5.2.1 转移膜图像获取 |
5.2.2 硬件平台设计 |
5.2.3 软件平台设计 |
5.2.4 转移膜图像分析系统功能 |
5.3 转移膜图像处理及理论方法 |
5.3.1 转移膜图像预处理 |
5.3.2 转移膜图像分割 |
5.3.3 转移膜图像边缘检测 |
5.3.4 转移膜二值图像形态学处理 |
5.3.5 转移膜图像特征提取 |
5.4 转移膜形态特征提取与分析 |
5.4.1 转移膜形态学特征提取 |
5.4.2 转移膜形态特征定量化分析 |
5.5 本章小结 |
第6章 纳米ZrO_2/PEEK/PTFE复合材料摩擦转移机制分子动力学研究 |
6.1 引言 |
6.2 分子动力学基本原理 |
6.2.1 数值求解牛顿运动方程 |
6.2.2 力场的选择 |
6.2.3 边界条件 |
6.2.4 系综 |
6.3 建立PTFE复合材料的分子动力学模型 |
6.3.1 PTFE分子模型建立与优化 |
6.3.2 10%PEEK/PTFE分子模型建立与优化 |
6.3.3 8%纳米ZrO_2/PTFE分子模型建立与优化 |
6.3.4 8%纳米ZrO_2/10%PEEK/PTFE分子模型建立与优化 |
6.4 PTFE复合材料摩擦过程的分子动力学模拟 |
6.4.1 PTFE分子动力学摩擦仿真模拟 |
6.4.2 PEEK/PTFE分子动力学摩擦仿真模拟 |
6.4.3 纳米ZrO_2增强PTFE分子动力学摩擦仿真模拟 |
6.5 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 A 攻读博士学位期间所发表的学术论文目录 |
(8)稀土改性碳纳米管增强环氧树脂基复合材料制备及其性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 选题背景及意义 |
1.3 碳纳米管复合材料国内外研究现状 |
1.4 本论文研究路线 |
1.5 本文研究内容和拟解决关键问题 |
1.5.1 本文研究内容 |
1.5.2 拟解决关键问题 |
1.6 本章小结 |
第二章 稀土改性碳纳米管及复合材料的制备和表征 |
2.1 引言 |
2.2 实验材料及仪器设备 |
2.2.1 基体材料选型 |
2.2.2 试验材料 |
2.2.3 试验仪器 |
2.3 碳纳米管的表面功能化及复合材料制备 |
2.3.1 制备酸化碳纳米管 |
2.3.2 制备稀土改性碳纳米管和稀土改性酸化碳纳米管 |
2.3.3 制备稀土改性碳纳米管增强环氧基复合材料 |
2.4 碳纳米管改性结果表征 |
2.4.1 稀土改性碳纳米管的FTIR表征 |
2.4.2 稀土改性碳纳米管的XPS表征 |
2.4.3 稀土改性碳纳米管的TEM表征 |
2.4.4 稀土改性碳纳米管的TGA表征 |
2.5 本章小结 |
第三章 稀土改性碳纳米管增强环氧树脂基复合材料的力学性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 试验设计 |
3.2.1 拉伸性能测试 |
3.2.2 弯曲性能测试 |
3.3 复合材料力学性能研究 |
3.3.1 碳纳米管的不同处理方式下复合材料的拉伸性能 |
3.3.2 碳纳米管的不同处理方式下复合材料的弯曲性能 |
3.3.3 不同稀土浓度对复合材料拉伸强度的影响 |
3.3.4 不同稀土浓度对复合材料弯曲性能的影响 |
3.4 本章小结 |
第四章 复合材料的热稳定性和摩擦学性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 试验设计 |
4.2.1 测试摩擦学性能的试验设计 |
4.2.2 复合材料热稳定性试验设计 |
4.3 复合材料摩擦学性能研究 |
4.3.1 碳纳米管不同处理方式下复合材料的摩擦学性能 |
4.3.2 不同稀土浓度下复合材料的摩擦学性能 |
4.3.3 不同载荷下复合材料的摩擦学性能 |
4.3.4 不同频率下复合材料的摩擦学性能 |
4.4 复合材料的热稳定性 |
4.4.1 碳纳米管的不同处理方式下复合材料的热稳定性 |
4.4.2 不同稀土浓度下复合材料的热稳定性 |
4.5 本章小结 |
第五章 碳纳米管的稀土改性及复合材料性能提升机理分析 |
5.1 引言 |
5.2 碳纳米管的稀土改性机理 |
5.3 稀土改性碳纳米管对复合材料力学性能的影响机理 |
5.3.1 稀土改性对材料的力学性能的提高机理 |
5.3.2 不同稀土浓度对复合材料强度的影响机理 |
5.4 稀土改性对复合材料摩擦学性能的影响机理 |
5.5 本章小结 |
第六章 全文总结 |
6.1 本文的主要内容及结论 |
6.2 本文的创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间已发表的论文 |
(9)基于界面功能化纳米结构调控聚合物-金属配副摩擦学特性的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 聚合物复合材料的摩擦学概述 |
1.2.1 传统聚合物自润滑复合材料 |
1.2.2 自润滑性能的聚合物基体 |
1.2.3 纤维增强聚合物复合材料 |
1.2.4 固体润滑剂改善聚合物复合材料 |
1.2.5 聚合物自润滑纳米复合材料 |
1.2.6 聚合物自润滑纳米复合材料的性能要求 |
1.2.7 聚合物自润滑纳米复合材料的摩擦磨损机理 |
1.3 本文研究意义及内容 |
第2章 实验方法、原理及实验设备 |
2.1 实验原材料 |
2.2 研究方案 |
2.3 分析表征仪器 |
2.4 金属对偶配副 |
第3章 纳米颗粒调控聚合物-金属摩擦副界面摩擦学特性的研究 |
3.1 实验及表征 |
3.1.1 材料制备 |
3.1.2 摩擦学性能测试 |
3.1.3 转移膜和磨损表面表征 |
3.2 结果与讨论 |
3.2.1 摩擦学性能 |
3.2.2 聚合物纳米复合材料摩擦机理 |
3.3 本章小结 |
第4章 碳纳米管对具有优异自润滑性能的纳米结构双层转移膜生长的影响 |
4.1 实验及表征 |
4.1.1 材料制备 |
4.1.2 模拟计算 |
4.2 结果与讨论 |
4.2.1 摩擦学性能 |
4.2.2 聚合物复合材料的磨损机理及转移膜结构 |
4.3 本章小结 |
第5章 结论 |
5.1 主要研究内容、结论及创新点 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表论文及科研成果 |
致谢 |
(10)油润滑状态下聚合物-金属配副界面纳米转移膜的摩擦学行为研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 聚合物复合材料摩擦学概述 |
1.2.1 聚合物基体与填料的界面状态 |
1.2.2 不同环境条件对聚合物复合材料摩擦学性能的影响 |
1.2.3 聚合物-金属摩擦副界面化学反应 |
1.2.4 填料含量及填料组合对材料摩擦学性能的影响 |
1.3 聚合物复合材料摩擦学行为研究现状 |
1.3.1 干摩擦条件下摩擦学性能研究 |
1.3.2 在边界/混合润滑状态下摩擦学性能研究 |
1.4 选题依据和研究内容 |
第2章 实验样品制备及表征设备 |
2.1 实验仪器与设备 |
2.1.1 制备聚合物复合材料所用设备 |
2.1.2 聚合物复合材料的摩擦学性能测试及表征设备 |
第3章 不同种类的EP复合材料摩擦学行为研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验材料及制备 |
3.2.2 EP复合材料的摩擦学性能测试 |
3.2.3 性能测试及表征 |
3.3 结果及讨论 |
3.3.1 聚合物复合材料在边界混合状态下的摩擦学行为 |
3.3.2 在高载低速下聚合物复合材料的摩擦学行为 |
3.3.3 转移膜的结构及组成 |
3.3.4 摩擦化学反应 |
3.3.5 磨痕表面的形貌 |
3.4 小结 |
第4章N-GQDs/EP及N-GQDs-Al_2O_3复合材料的摩擦学行为研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验材料及制备 |
4.2.2 摩擦磨损性能测试 |
4.2.3 性能测试及表征 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 石墨烯量子点(N-GQDs)的合成与表征 |
4.3.2 摩擦学性能 |
4.3.3 转移膜的形貌及组成 |
4.3.4 转移膜的化学反应 |
4.4 小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士期间学位论文发表及科研情况 |
致谢 |
四、聚合物复合材料摩擦学研究进展(论文参考文献)
- [1]聚酰亚胺与其复合材料的制备及摩擦学性能研究[D]. 胡超. 西南科技大学, 2021(08)
- [2]表面嵌微球的PMMA基复合材料摩擦学性能研究[D]. 王子博. 燕山大学, 2021(01)
- [3]纳米杂化材料增强聚酰亚胺复合材料摩擦磨损性能的研究[D]. 何国荣. 兰州大学, 2021(09)
- [4]水润滑条件下环氧树脂基复合材料摩擦学行为研究[D]. 贺仁. 扬州大学, 2020(04)
- [5]高压制备Si3N4-PTFE-EP自润滑复合材料及其摩擦学性能[D]. 刘守耀. 燕山大学, 2020
- [6]ZA8/PEEK复合材料的制备及力学与摩擦学性能研究[D]. 彭鑫. 长沙理工大学, 2020(07)
- [7]纳米粒子增强PEEK/PTFE复合材料摩擦转移膜特性研究[D]. 祁渊. 兰州理工大学, 2020(01)
- [8]稀土改性碳纳米管增强环氧树脂基复合材料制备及其性能研究[D]. 姜铭仁. 上海交通大学, 2020
- [9]基于界面功能化纳米结构调控聚合物-金属配副摩擦学特性的研究[D]. 车飞妮. 青岛理工大学, 2019(02)
- [10]油润滑状态下聚合物-金属配副界面纳米转移膜的摩擦学行为研究[D]. 张树康. 青岛理工大学, 2019(02)